Buceo profundo con plancton desde la comodidad del laboratorio

migración del plancton

Nuevo dispositivo ofrece a los científicos una mejor manera de estudiar las migraciones del plancton microscópico

Científicos de la Universidad de Stanford en California han creado un elegante dispositivo que les permite observar cómo atraviesa las profundidades del océano el plancton microscópico, ¡sin necesidad de trajes de neopreno!

La palabra "plancton" proviene del griego planktos que significa deambular o vagar. Pero el plancton no se mueve tan sin rumbo como sugiere su nombre. Todos los días, por ejemplo, el plancton participa en una gran migración, con billones de pequeñas criaturas marinas subiendo a la superficie al atardecer y descendiendo a las profundidades al amanecer.

Este viaje diario tiene profundas consecuencias para la biosfera de la Tierra. Los movimientos del plancton son clave para los procesos que transportan carbono a las profundidades del océano y regulan el flujo de nutrientes en el agua.

"El plancton hace que la Tierra sea habitable. Prácticamente no hay vida en el océano que sea independiente del plancton, y es muy importante para la supervivencia humana", dice Susanne Menden-Deuer, oceanógrafa y ecologista de plancton de la Universidad de Rhode Island que no participó en el desarrollo del nuevo dispositivo. Sin embargo, sabemos muy poco sobre las migraciones a gran escala que emprenden o la mecánica de sus movimientos en el agua, dice.

Seguir a los organismos en sus largos viajes verticales en tiempo real, in situ o en tubos de un kilómetro de largo en un laboratorio, está fuera de debate.

El bioingeniero de Stanford Manu Prakash y sus colaboradores encontraron una inteligente solución que hace posible, por primera vez, rastrear y observar los movimientos y comportamientos que impulsan estos viajes verticales.

Descrita en un estudio reciente, su solución, a la que llaman la Máquina de Gravedad, es un tubo en forma de rueda lleno de agua que actúa como una rueda de hámster acuático sin fin. Los organismos nadan dentro con un microscopio inclinado colocado para observarlos. A medida que la Máquina de Gravedad gira, se mueven como si nadaran hacia arriba o hacia abajo contra el flujo del agua, tal como lo harían en el océano bajo la influencia de la gravedad.

El aparato también permite a los investigadores crear un entorno virtual para organismos en el que pueden cambiar importantes parámetros, como las condiciones de luz, dice Deepak Krishnamurthy, estudiante graduado y autor principal del estudio.

microscopio para observar el planctonImagen derecha: Los investigadores de Stanford, Manu Prakash y Deepak Krishnamurthy, utilizan un microscopio giratorio que desarrollaron para observar por primera vez una diatomea unicelular, un tipo de plancton, a medida que cambia su densidad para moverse a través del agua. (Crédito de la imagen: Hongquan Li)

El equipo ha utilizado el dispositivo para examinar larvas planctónicas de invertebrados marinos que habitan en el fondo, como el erizo de mar aplanado o dólar de arena del Pacífico, el erizo de mar púrpura y la estrella murciélago, un tipo de estrella de mar. Sus investigaciones revelan que las criaturas emplean técnicas de natación muy diferentes.

La mayor sorpresa, según Krishnamurthy, provino de una especie de diatomea, un alga unicelular sin apéndices visibles para ayudar a nadar. "En un momento, flotaba como una burbuja y al momento siguiente se hundía como una piedra", relata.

Nicole Poulton, ecóloga de fitoplancton en el Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas en Maine que no participó en la investigación, dice que la Máquina de Gravedad puede ayudar a validar las hipótesis que los científicos tienen sobre cómo migran los organismos planctónicos. Además, agrega, les brinda a los científicos una forma de observar organismos individuales y ver sus comportamientos mientras se mueven. Por ejemplo, el estudio encontró que las larvas de estrella murciélago no pueden masticar en movimiento, tienen que pausar la natación para alimentarse.

Poulton y Menden-Deuer están entusiasmados con las posibilidades que ofrece el instrumento para investigar las señales que afectan la movilidad del plancton.

"Puede activar y desactivar señales específicas, como luz o nutrientes, y estudiar cuál sería la respuesta. Hacer este tipo de observaciones controladas en mar abierto es imposible", dice Menden-Deuer.

Comprender qué tipo de señales toman los organismos del medio ambiente y cómo responden podría permitir a los científicos predecir cuándo y dónde ocurren estas migraciones, dice.

Por su parte, el equipo de Prakash está trabajando para agregar más señales ambientales o químicas que los organismos marinos normalmente encontrarían para que en el laboratorio se sientan realmente como en casa.

La investigación fue publicada en Nature Methods: Scale-free vertical tracking microscopy

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